地聚合物体系中水组分的演变规律及重金属废弃物的自解毒机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51478328
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1006.固废资源转化与安全处置
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

A large number of untreatable solid wastes contain heavy metals and exert tremendous pressure on the environment. Traditional solidification techniques by cement have a problem of increasing the volume, and also bring negative effect on the energy saving, emission reduction and environment protection. It is the requirement of sustainability development to study eco-cementitious materials which could be disposal of solid wastes containing heavy metals more efficient, realization of system self-detoxification and resource utilization. This study aims to prepare the geoploymer from municipal solid wastes incineration fly ash, chromium slag, and sludge, etc., and to determine the key technical parameters. The reaction procedure of the prepared geopolymer will be researched deeply. In the geopolymeric systems, the existing forms, evolution regulars, and action mechanism of the waters will be focused on using advanced testing techniques and computer simulation technique. The effects, movement and transformation, solidification/stabilization mechanism of heavy metals will be studied. Special agents aimed to self-detoxify and control the system would be investigated. Structure especially microstructure of geopolymers will be tested in multi-scale. Based on molecular dynamics simulation, the quantitative model of the micro-structure of geopolymer will be proposed, and the intrinsic relation between the evolution of water, self-detoxification of heavy metals, and microstructure will be determined. This study will explore a new way for recycling of solid wastes containing heavy metals, provide the referencing basis for application development and ensuring environmental safety of geopolymers, and lay a theoretical and practical foundation for developing the low carbon economy goal and green building materials.
大量难以处置的重金属固体废弃物给生态环境造成了巨大压力,而传统水泥固化技术不仅增容大,且不利于节能减排和环境保护。研究既能高效处置重金属废弃物又能实现体系自解毒及资源化利用的生态胶凝材料是社会可持续发展的迫切需求。本课题拟利用垃圾焚烧飞灰、铬渣、污泥等,确定关键技术参数,研制地聚合物;联合采用现代先进测试技术及计算机模拟技术,从机理上深入研究地聚合物的反应过程,地聚合物体系中水组分的存在形式、演变规律及作用机制;研究重金属的影响机制、迁移及转化规律、固化/稳定化机理、专用药剂研制及体系自解毒与控制机制;多尺度研究地聚合物的内部结构,尤其是体系微结构;基于分子动力学模拟技术,构建地聚合物微结构定量模型,揭示水演变及自解毒重金属与体系微结构的内在关系。本课题将为重金属废弃物资源化开辟新途径,为拓宽地聚合物应用途径及确保其环境安全性提供参考依据,为低碳经济目标和绿色建材发展打下理论和实践基础。

结项摘要

本课题利用粉煤灰、铬泥、垃圾焚烧飞灰研制地聚合物,重点研究了地聚合物体系中水组分演变规律和重金属解毒机制及固化体的抗侵蚀性和安全性。研究表明:地聚合物处置垃圾飞灰和铬泥适宜比例分别为5%和15%。热分析表明,地聚合物体系中(7d)自由水:物理结合水:化学结合水约为9:2:1;低场核磁共振表明,随反应进行浆体中毛细水含量呈下降趋势,而凝胶水则相反;稳定期,毛细水:凝胶水≈1: (2.15~3.64)。重金属对地聚合物影响需综合考虑种类、掺量和赋存形式;XPS和ESEM表明,不同重金属引起电子云密度变化,导致元素结合能变化;重金属固化体中物理包裹、吸附作用和化学键合同时存在,主次视重金属化合物形态而定。固化体毒性浸出浓度远低于上限值,可有效固化/稳定化重金属;化学药剂具有选择性,有机化学药剂较优;分子动力学模拟构建了地聚合物微结构定量模型并应运于高温环境;药剂改性危废基地聚合物具有良好抗酸/碱性侵蚀能力。本课题为地聚合物协同处置含重金属危废及确保其环境安全性提供了参考依据,为低碳经济和绿色建材发展打下理论和实践基础。专著1部;学术论文30篇,其中SCI/EI收录论文21篇;国家发明专利4项,已授权2项,转化1项;国际/内会议特邀报告2次,口头报告5次。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(6)
Pore properties, inner chemical environment, and microstructure of nano-modified CFA- WBP (class C fly ash-waste brick powder) based geopolymer.
纳米改性CFA-WBP(C级粉煤灰-废砖粉)基地质聚合物的孔隙特性、内部化学环境及微观结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Cement and Concrete Composites
  • 影响因子:
    10.5
  • 作者:
    Xiaolu Guo;Huisheng Shi;Xue Wei
  • 通讯作者:
    Xue Wei
Microstructure and heavy metal adsorption mechanisms of hydrothermally synthesized Al-substituted tobermorite
水热合成铝取代托贝莫来石的微观结构及重金属吸附机理
  • DOI:
    10.1617/s11527-017-1100-0
  • 发表时间:
    2017-12-01
  • 期刊:
    MATERIALS AND STRUCTURES
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Guo, Xiaolu;Shi, Huisheng
  • 通讯作者:
    Shi, Huisheng
不同重金属对粉煤灰基地聚合物的影响作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    材料研究学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;伍亮;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
含重金属固废地聚合物的化学药剂改性及其机理初探
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;伍亮;张丽艳;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
地聚合物凝胶结构特性的分子动力学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施惠生;郭晓潞;夏明;张丽艳
  • 通讯作者:
    张丽艳

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其他文献

高钙粉煤灰地聚合物固化/稳定重金属离子研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
早期地聚合反应过程的~1H低场核磁共振
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生;夏明
  • 通讯作者:
    夏明
热活化污泥-高钙粉煤灰地聚合物的性能与机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    同济大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
集料对含矿粉混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴凯;施惠生;徐玲琳;郭晓潞;吕阳
  • 通讯作者:
    吕阳
粉煤灰地聚合物固化稳定重金属的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    土木建筑与环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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